如何测量微分电容？

1.微分电容曲线

由于电极的微分电容与电极电势有关，故测得不同电势下的微分电容后，就可以做出微分电容曲线（C_d-φ）。

在简单盐溶液中，不存在表面活性物质时的微分电容曲线类似图10-13中AGF曲线的形式。

如果镀液中存在能在电极与溶液界面上吸附的有机表面活性物质，则微分电容曲线的形状将发生显著的变化，往往出现类似如图10-13中ABCDEF的曲线。曲线的特征是在一定电势范围内，电容值显著下降，这是由于原来位于接口上的介电常数较大的水分子被介电常数较小而体积较大的有机分子所取代的缘故。随着表面活性剂浓度的增加，其吸附量增大，电极的微分电容下降也越显著。因此，根据加入表面活性剂后微分电容曲线的变化，可判断添加的表面活性剂在电极表面是否进行了吸附。

图10-13 微分电容曲线的一般形式

此外，在电容下降区的两侧出现两个“峰”（曲线的B和E点），峰值电容比不含表面活性物质时的界面电容要大很多。电势较高的“B峰”称为吸附峰，而电势较低的“E峰”称为脱附峰（其吸附特性因阴离子或阳离子而异）。随着吸附物质浓度的增大，吸附和脱附峰的高度增大，吸附电势范围也增大，电容值也降低更明显。

测定微分电容曲线可以研究双电层的结构及其对电极过程的影响；研究电镀溶液中表面活性剂在电极表面的吸附机理、吸附电势范围及吸附程度；研究电极的表面状态；表面膜的形成与破坏；电极的真实表面积等。因此它是研究镀液中表面活性剂及其作用的一种有效方法。近年来，随着光亮电镀的迅速发展，微分电容测量技术获得了更广泛的应用。

2.微分电容曲线的测量

（1）交流电桥法 交流电桥法测量微分电容曲线的电路如图10-14所示。图10-4中电桥由R₁、R₂（通常R₁与R₂电阻值相等）、C_s和R_s、电解池K组成，G为低频信号发生器，T为空心变压器。电桥3、4两端点的不平衡信号经过电容C₃进入选频放大器A，放大后输出到示波器P进行观察。当电桥平衡时，即C_s和R_s分别等于电解池等效阻抗的电容部分和电阻部分时，电桥3、4两点间无信号输出。这时送到示波器的输入信号为零，显示屏上出现一条水平线。

直流极化电源由蓄电池E供给，并通过滑线电阻或电位器R_P调节，L是扼流圈，防止交流电进入直流电路。

研究电极的电极电势可用数字电压表或高阻电势差计B进行测量。(www.xing528.com)

测量时，必须注意屏蔽外界电磁场的干扰，所有测量联机都应使用带金属隔离屏蔽的导线，使用的仪器应有良好的屏蔽及接地线。

由于固体电极表面积不易计算，易受污染，使测量结果重现性差，因此，测量微分电容数据是在液态金属或液态金属合金上进行的。常用的是表面时常更新、测量结果重现性好的滴汞电极。

图10-14 交流电桥法测量微分电容曲线的电路

（2）载波扫描法 载波扫描法是一种快速的测定方法，其测量微分电容的线路如图10-15所示。图10-5中B₁为低频信号发生器，B₂为超低频信号发生器，R₃、R₄、R₅和C₁、C₂组成高通滤波器，A为放大器，SB-14为示波器，K是电解池。当K₁、K₂接向测量位置时，电解池被接入电路，示波器上就显示出微分电容曲线。

图10-15中E用来校正示波器X轴的电势坐标，E₂用以调节研究电极的极化电势范围，电容C₄用以消除图像“双峰”现象。

为了防止电磁场干扰，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅及C₁、C₂、C₃等组件均应采用小型组件，且全部装在带屏蔽罩的高频电阻箱里。

用低速扫描示波器观察微分电容曲线时，高频信号加在Y轴输入端，低频信号加在X轴输入端，这时荧光屏上出现一块上下对称的明亮区域，亮区的上下两根包线便是微分电容曲线。

载波扫描法所测量的实际上是电路的总阻抗，即包括电解池回路的总电阻、双电层电容的容抗等。因此，只有当总电阻很小时，充电电流才与微分电容C_d成正比。故该方法只适用于溶液电导率高及电极电容较小（待测电极面积很小）的体系。如果C_d数值较大，就不能用示波器显示的幅度来表示接口电容的数值。

图10-15 载波扫描法测量微分电容线路图